- 牛顿运动定律
- 共29769题
如图所示,质量为0.5kg,0.2kg的弹性小球A、B穿过一绕过定滑轮的轻绳,绳子末端与地面距离0.8m,小球距离绳子末端6.5m,小球A、B与轻绳的滑动摩擦力都为重力的0.5倍,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,现由静止同时释放A、B两个小球,不计绳子质量,忽略与定滑轮相关的摩擦力,g=10m/s2,求:
(1)释放A、B两个小球后,A、B的各自加速度?
(2)小球B从静止释放经多长时间落到地面?
正确答案
解:(1)对B分析,根据牛顿第二定律有:.
对A有:mAg-kmBg=mAaA,代入数据解得.
(2)设经过时间t1小球B脱离绳子,小球B下落高度为h1,获得速度为v,
则有:,
代入数据解得t1=1s.
小球B下降的高度,
此时B球的速度v=aBt=5×1m/s=5m/s,
小球B脱离绳子后在重力作用下匀加速下落,此时距离高度为h2,经过t2时间落到地面,
h2=6.5+0.8-2.5m=4.8m
根据,代入数据解得t2=0.6s.
则t总=t1+t2=1+0.6s=1.6s.
答:(1)释放A、B两个小球后,A、B的各自加速度分别为8m/s2、5m/s2.
(2)小球B从静止释放经1.6s时间落到地面.
解析
解:(1)对B分析,根据牛顿第二定律有:.
对A有:mAg-kmBg=mAaA,代入数据解得.
(2)设经过时间t1小球B脱离绳子,小球B下落高度为h1,获得速度为v,
则有:,
代入数据解得t1=1s.
小球B下降的高度,
此时B球的速度v=aBt=5×1m/s=5m/s,
小球B脱离绳子后在重力作用下匀加速下落,此时距离高度为h2,经过t2时间落到地面,
h2=6.5+0.8-2.5m=4.8m
根据,代入数据解得t2=0.6s.
则t总=t1+t2=1+0.6s=1.6s.
答:(1)释放A、B两个小球后,A、B的各自加速度分别为8m/s2、5m/s2.
(2)小球B从静止释放经1.6s时间落到地面.
如图示,光滑水平面上物块A和B以轻弹簧相连接.在水平拉力F作用下以加速度a作直线运动,设A和B的质量分别为mA和mB,当突然撤去外力F时,A和B的加速度分别为( )
正确答案
解析
解:力F作用时,
对A有:F弹=mAa
对B有:F-F弹=mBa
当突然撤去推力F的瞬间,弹簧弹力没有发生改变,对B受力分析有:
-F弹=mBa2
解得:a2=-a
A受到弹力作用,撤去F的瞬间弹簧的弹力不变,所以A的加速度不变,仍为a.选项ABC错误,D正确.
故选D.
如图所示,A、B两个物块用轻弹簧相连接,它们的质量分别为mA=2kg和mB=3kg,弹簧的劲度系数为k=400N/m,物块B置于水平地面上,物块A靠弹簧托住,系统处于静止状态.现用一恒力F=60N竖直向上拉物块A使之向上运动,重力加速度g取10m/s2,试求:
(1)物块B刚要离开地面时,物块A的加速度a的大小;
(2)从开始拉A到物块B刚要离开地面时,物块A的位移s.
正确答案
解:(1)B刚要离开地面时,弹簧弹力为 F1=mBg;
据牛顿第二定律,有 F-F1-mAg=mAa;
解得a=5m/s2;
(2)开始,未用力F拉动时,A、B静止,设弹簧压缩量为x1,由胡克定律有
kx1=mAg
x1==0.05m
由题意当物块B刚要离开地面时,x2==0.075m;
物块A的总位移x=x1+x2
x=x1+x2=0.125m.
答:(1)物块B刚要离开地面时,物块A的加速度a的大小是5m/s2;
(2)从开始拉A到物块B刚要离开地面时,物块A的位移是0.125m.
解析
解:(1)B刚要离开地面时,弹簧弹力为 F1=mBg;
据牛顿第二定律,有 F-F1-mAg=mAa;
解得a=5m/s2;
(2)开始,未用力F拉动时,A、B静止,设弹簧压缩量为x1,由胡克定律有
kx1=mAg
x1==0.05m
由题意当物块B刚要离开地面时,x2==0.075m;
物块A的总位移x=x1+x2
x=x1+x2=0.125m.
答:(1)物块B刚要离开地面时,物块A的加速度a的大小是5m/s2;
(2)从开始拉A到物块B刚要离开地面时,物块A的位移是0.125m.
为了研究超重和失重现象,某同学把一体重计放在电梯的地板上,他站在体重计上随电梯运动并观察体重计示数的交化情况.表记录了几个特定时刻体重计的示数(表内时刻不表示先后顺序),若已知t0时刻电梯静止,则( )
正确答案
解析
解:A、t1和t2时刻物体发生超重与失重现象时,质量并没有发生变化,物体的重力没有变化.故A错误;
B、根据表格读数分析,t1时刻物体处于超重状态,根据牛顿第二定律分析得知,电梯的加速度方向向上.t2时刻物体处于失重状态,电梯的加速度方向向下,两个时刻加速度方向相反.但运动方向都可能向上或向下,不一定相反,故B错误;
C、根据牛顿第二定律可得:t1时刻物体的加速度:;t2时刻物体的加速度:
所以t1和t2时刻电梯的加速度大小相等,方向相反.故C正确;
D、t2时刻电梯的加速度的方向向下,可能向上做减速运动,故D错误;
故选:C.
(2015春•重庆校级月考)飞机以最大功率从静止开始沿水平跑道加速滑跑的过程中,飞机给飞行员的水平方向作用力F的大小( )
正确答案
解析
解:根据P=Fv知,速度增大,牵引力减小,根据a=知,飞机的加速度逐渐减小,飞行员和飞机具有相同的加速度,根据牛顿第二定律得,F′=ma,可知飞机给飞行员的水平方向作用力F的大小逐渐减小,故B正确,A、C、D错误.
故选:B.
(2016•松江区一模)如图所示,粗糙水平面上放置一个小物块,在力F作用下沿水平面向右加速运动.在保持力F大小不变的情况下,发现当F水平向右或与水平面成60°夹角斜向上时,物块的加速度相同.求:
(1)物块与水平面间的动摩擦因数μ.
(2)若保持力F与水平面成60°夹角斜向上,从静止起拉动物块,物块沿水平面向右移动s=5m的时间为t.改变F的大小重复上述过程,时间t的最小值为多少?
正确答案
解:(1)水平拉时,根据牛顿第二定律有:F-μmg=ma,
右上拉时,根据牛顿第二定律得,Fcos60°-μ(mg-Fsin60°)=ma,
联立上述两式,代入数据解得μ=.
(2)时间t最小,则要求加速度最大,即F最大
物块沿水平面运动则F的竖直分力不超过重力
F最大满足mg=F,
根据,s=
得,
代入数据解得t=s
答:(1)物块与水平面间的动摩擦因数为;
(2)时间t的最小值为.
解析
解:(1)水平拉时,根据牛顿第二定律有:F-μmg=ma,
右上拉时,根据牛顿第二定律得,Fcos60°-μ(mg-Fsin60°)=ma,
联立上述两式,代入数据解得μ=.
(2)时间t最小,则要求加速度最大,即F最大
物块沿水平面运动则F的竖直分力不超过重力
F最大满足mg=F,
根据,s=
得,
代入数据解得t=s
答:(1)物块与水平面间的动摩擦因数为;
(2)时间t的最小值为.
如图所示,质量为m2的物体2放在正沿平直轨道向右行驶的车厢底板上,并用竖直细绳通过光滑定滑轮链接质量为m1的物体,与物体1相连接的绳与竖直方向成θ角,则( )
正确答案
解析
解:AB、以物体1为研究对象,分析受力情况如图1:重力m1g和拉力T,根据牛顿第二定律得:m1gtanθ=m1a,得a=gtanθ,则车厢的加速度也为gtanθ.
绳子的拉力T=,故A错误、B正确;
CD、对物体2研究,分析受力如图2,根据牛顿第二定律得:
N=m2g-T=m2g-,
f=m2a=m2gtanθ.故CD错误.
故选:B.
“辽宁号”航母在某次海试中,歼15舰载机降落着舰后顺利勾上拦阻索,在甲板上滑行s=117m停下.设舰载机勾上拦阻索后的运动可视为做匀减速直线运动,航母始终保持静止.已知飞机的质量m=3×104kg,勾上拦阻索时的速度大小V0=78m/s,求:
(1)舰载机勾上拦阻索后滑行的时间t;
(2)舰载机滑行过程所受的总阻力f.
正确答案
解:(1)飞机做匀减速直线运动,根据匀变速直线运动的平均速度公式有,飞机在匀减速直线运动的平均速度:
=
所以飞机匀减速直线运动的时间为:
(2)根据匀变速直线运动的速度时间关系为:
v=v0-at
得飞机的加速度大小为:
由题意得飞机所受合力等于飞机所受的阻力,根据牛顿第二定律得:
答:(1)舰载机勾上拦阻索后滑行的时间为3s;
(2)舰载机滑行过程所受的总阻力为7.8×105N.
解析
解:(1)飞机做匀减速直线运动,根据匀变速直线运动的平均速度公式有,飞机在匀减速直线运动的平均速度:
=
所以飞机匀减速直线运动的时间为:
(2)根据匀变速直线运动的速度时间关系为:
v=v0-at
得飞机的加速度大小为:
由题意得飞机所受合力等于飞机所受的阻力,根据牛顿第二定律得:
答:(1)舰载机勾上拦阻索后滑行的时间为3s;
(2)舰载机滑行过程所受的总阻力为7.8×105N.
质量为m的木块以水平初速度v0在水平地面上最多能滑行的距离为S,现在其上面固定一块同样的木块,使它们一起以2v0的初速度在同一水平地面上滑行,则最多能滑行的距离是______.
正确答案
4s
解析
解:物体滑动的加速度a=,又a=
=
.
上面固定一块同样的木块,加速度,则滑行的距离
.
故答案为:4s.
瑞士的日内瓦天文观测所、法国上普罗旺斯及格瑞诺布天文观测所、麻州剑桥的天体物理学中心,以及以色列特拉维夫大学组成的国际天文学家小组日前宣布,在太阳系之外又发现了11个星球,其中包括一个巨大的星球HD28185,其轨道跟地球的十分类似.如果有一个人站在星球HD28185表面,用一根长1m,只能承受41N拉力的绳子,拴着一个质量为3kg的小球,在竖直平面内做圆周运动,已知圆心O离星球表面h=6m,转动中小球在最低点时绳子断了.试问:(设该星球表面的重力加速度为地球的
)
(1)绳子断时小球运动的角速度多大?
(2)绳断后,小球落地点与抛出点间的水平距离?
正确答案
解:(1)在该星球上的重力为:G=
绳子断裂时:F-G=mω2R;
故绳子断时小球运动的角速度为.
(2)设手离地面的距离为h1
h1=h-R=5m;
断裂的时候的速度为:
故小球落地点与抛出点间的水平距离为.
解析
解:(1)在该星球上的重力为:G=
绳子断裂时:F-G=mω2R;
故绳子断时小球运动的角速度为.
(2)设手离地面的距离为h1
h1=h-R=5m;
断裂的时候的速度为:
故小球落地点与抛出点间的水平距离为.
一个静止在水平地面上的物体,质量是2kg,在6.0N的水平拉力作用下沿水平地面向右运动.物体与地面间的摩擦力是4.0N.求:
(1)物体在4s末的速度;
(2)物体在4s内发生的位移.
正确答案
解析
解:(1)根据牛顿第二定律:F-f=ma
得:a==1m/s2
由速度时间公式:v=at=1×4=4m/s
(2)物体在4s内发生的位移:x=at2=
×1×42=8m
答:(1)物体在4s末的速度4m/s;
(2)物体在4s内发生的位移8m.
如图所示,挡板P固定在足够高的水平桌面上,小物块A和B大小可忽略,它们分别带有+QA和+QB的电荷量,质量分别为mA和mB.两物块由绝缘的轻弹簧相连,一个不可伸长的轻绳跨过滑轮,一端与B连接,另一端连接轻质小钩.整个装置处于场强为E、方向水平向左的匀强电场中,A、B开始时静止,已知弹簧的劲度系数为k,不计一切摩擦及A、B间的库仑力,A、B所带电荷量保持不变,B一直在水平面上运动且不会碰到滑轮.试求:
(1)开始A、B静止时,挡板P对物块A的作用力大小;
(2)若在小钩上挂质量为M的物块C并由静止释放,当物块C下落到最大距离时物块A对挡板P的压力恰好为零,求物块C下落的最大距离;
(3)若C的质量改为2M,则当A刚离开挡板P时,B的速度多大?
正确答案
解:(1)开始A、B静止时,AB受力平衡,水平方向有:
N=E(QA+QB)
(2)开始时弹簧形变量为x1,
由平衡条件:kx1=EQB 得:x1=…①
设当A刚离开档板时弹簧的形变量为x2:
由:kx2=EQA 得:x2=…②
故C下降的最大距离为:h=x1+x2…③
由①~③式可解得h=(QA+QB)…④
(3)由能量守恒定律可知:C下落h过程中,C重力势能的减少量等于B的电势能的增量和弹簧弹性势能的增量以及系统动能的增量之和
当C的质量为M时:Mgh=QBE•h+△E弹…⑤
当C的质量为2M时,设A刚离开挡板时B的速度为V,则有
2Mgh=QBEh+△E弹+(2M+mB)V2…⑥
由④~⑥式可解得A刚离开P时B的速度为:V=
答:(1)开始A、B静止时,挡板P对物块A的作用力大小为E(QA+QB);
(2)物块C下落的最大距离为(QA+QB);
(3)若C的质量改为2M,则当A刚离开挡板P时,B的速度为.
解析
解:(1)开始A、B静止时,AB受力平衡,水平方向有:
N=E(QA+QB)
(2)开始时弹簧形变量为x1,
由平衡条件:kx1=EQB 得:x1=…①
设当A刚离开档板时弹簧的形变量为x2:
由:kx2=EQA 得:x2=…②
故C下降的最大距离为:h=x1+x2…③
由①~③式可解得h=(QA+QB)…④
(3)由能量守恒定律可知:C下落h过程中,C重力势能的减少量等于B的电势能的增量和弹簧弹性势能的增量以及系统动能的增量之和
当C的质量为M时:Mgh=QBE•h+△E弹…⑤
当C的质量为2M时,设A刚离开挡板时B的速度为V,则有
2Mgh=QBEh+△E弹+(2M+mB)V2…⑥
由④~⑥式可解得A刚离开P时B的速度为:V=
答:(1)开始A、B静止时,挡板P对物块A的作用力大小为E(QA+QB);
(2)物块C下落的最大距离为(QA+QB);
(3)若C的质量改为2M,则当A刚离开挡板P时,B的速度为.
水平传送带被广泛地应用于机场和火车站,用于对旅客的行李进行安全检查.如图所示为一水平传送带装置示意图,紧绷的传送带AB始终保持v=1m/s的恒定速率运行.旅客把行李无初速度地放在A处,设行李与传送带之间的动摩擦因数μ=0.1,AB间的距离为2m,g取10m/s2.若乘客把行李放到传送带的同时也以v=1m/s的恒定速度平行于传送带运动去B处取行李,则( )
正确答案
解析
解:A、B、C:由牛顿第二定律,得 μmg=ma得 a=1m/s2.设行李做匀加速运动的时间为t,行李加速运动的末速度为v=1m/s.由v=at1 代入数值,得t1=1s,匀加速运动的位移大小为
x==0.5m,匀速运动的时间为t2=
=1.5s,行李从A到B的时间为t=t1+t2=2.5s.
而乘客一直做匀速运动,从A到B的时间为t人==2s.故乘客提前0.5 s到达B.故AC错误,B正确.
D、若行李一直做匀加速运动时,运动时间最短.由L=,解得,最短时间tm=2s.故D正确.
故选BD
如图所示,有两个相同材料物体组成的连接体在斜面上运动,当作用力F一定时,m2所受绳的拉力( )
正确答案
解析
解:对整体分析,根据牛顿第二定律得,a=.
隔离对m2分析,有:T-m2gsinθ-μm2gcosθ=m2a,解得:T=.知绳子的拉力与θ无关,与动摩擦因数无关,与运动状态无关,仅与两物体的质量有关.
故选:AD
1999年11月20日,我国发射了“神舟号”载入飞船,次日载入舱着陆,实验获得成功.载人舱在将要着陆之前,由于空气阻力作用有一段匀速下落过程,若空气阻力与速度的平方成正比,比例系数k,载人舱的质量为m,则此过程中载人舱的速度应为______.
正确答案
解析
解:
由于空气阻力作用载人舱匀速下落,则
mg=F
又空气阻力为:F=kv2
联立两式解得:
答:
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